ZigBee协议栈解析

ZigBee协议栈架构是建立在IEEE 802.15.4标准基础上的。由于ZigBee技术是ZigBee联盟在IEEE 802.15.4定义的物理（PHY）层和媒体访问控制（MAC）层基础之上制定的一种低速无线个域网（LR-WPAN）技术规范，所以ZigBee的协议栈的物理（PHY）层和媒体访问控制（MAC）层是按照IEEE 802.15.4标准规定来工作的。ZigBee联盟在其基础上定义了ZigBee协议的网络（NWK）层、应用层（APL）和安全服务规范，如图3-6所示。

图3-6　ZigBee协议栈结构

其中物理层主要完成无线收发器的启动和关闭，检测信道能量和数据传输链路质量，选择信道，空闲信道评估（CCA），以及发送和接收数据包等；媒体访问控制层的功能包括信标管理、信道接入、时隙管理、发送与接收帧结构数据、提供合适的安全机制等；网络安全层主要用于ZigBee网络的组网连接、数据管理和网络安全等；应用层主要为ZigBee技术的实际应用提供一些应用框架模型。

ZigBee协议栈中，每层都为其上一层提供两种服务：数据传输服务和其他服务。其中数据传输服务由数据实体提供，其他服务由管理实体提供。

图中SAP是指“服务访问点”，是每个服务实体和上层的接口。下层为上层提供某种服务功能要通过SAP交换一组服务原语来完成。

服务原语交换原理：

服务原语是一个抽象的概念，要实现特定服务需要由它来指定需要传递的信息。服务原语与具体的服务实现无关。

服务原语有请求、指示、响应、证实4种：(www.xing528.com)

1）请求（request）原语。请求原语由网络服务请求方用户发送到它的服务提供层，请求启动一项服务。

2）指示（indication）原语。指示原语由网络用户的服务提供层发送到对应服务响应方用户的相应层，用于同远端服务请求逻辑相关。

3）响应（response）原语。响应原语由服务响应方用户发送到它的服务提供层，完成此前提示原语启动的过程。

4）证实（confirm）原语。证实原语由服务提供层发送到服务请求方用户，传递此前服务请求原语的结果。

图3-7　原语交换过程示意图

在多用户存在的网络中，服务原语交换过程如图3-7所示。L₁-User、L₂-User是两个对等的用户，P-Layer是服务提供层，它们通过原语的传递，建立相关的服务。

服务是指P-Layer向L₁-User或L₂-User提供的功能，然而服务用户的功能是建立在其下一层提供的服务基础上的。层间信息流是一系列离散的事件，任何事件都是通过SAP发送服务原语来实现的。